RU2141449C1 - Method of purification of natural graphite - Google Patents
Method of purification of natural graphite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141449C1 RU2141449C1 RU98107393A RU98107393A RU2141449C1 RU 2141449 C1 RU2141449 C1 RU 2141449C1 RU 98107393 A RU98107393 A RU 98107393A RU 98107393 A RU98107393 A RU 98107393A RU 2141449 C1 RU2141449 C1 RU 2141449C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphite
- washing
- solution
- acid
- purification
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии углеграфитовых материалов, в частности к получению малозольного графита, который может быть использован в качестве конструкционного материала в атомной энергетике, теплотехнике и т.д., а также как исходное сырье для получения коллоидного графита, окиси графита и расширенного графита. The invention relates to the technology of carbon-graphite materials, in particular to the production of low-ash graphite, which can be used as a structural material in nuclear energy, heat engineering, etc., as well as feedstock for producing colloidal graphite, graphite oxide and expanded graphite.
Известен способ очистки графита с зольностью 3,26-4,3%, заключающийся в обработке графита в автоклаве 10-20% раствором щелочи под давлением 12-15 атм. , последующей нейтрализации 6% HCl при массовом соотношении графита и HCl, равном 1:4, промывке дистиллированной водой и сушке; полученный продукт подвергают повторной обработке в автоклаве при массовом соотношении графита и щелочи 1: 4. В результате получают графит с зольностью до 0,02% [SU, 195433, C 01 B 31/04, 04.05.67]. A known method of purification of graphite with an ash content of 3.26-4.3%, which consists in processing graphite in an autoclave with a 10-20% alkali solution under a pressure of 12-15 atm. subsequent neutralization of 6% HCl with a mass ratio of graphite and HCl equal to 1: 4, washing with distilled water and drying; the resulting product is subjected to re-treatment in an autoclave at a mass ratio of graphite and alkali of 1: 4. As a result, graphite is obtained with an ash content of up to 0.02% [SU, 195433, C 01 B 31/04, 04.05.67].
Указанный способ требует сложного технического оборудования и высоких материальных затрат, он мало производителен небезопасен. The specified method requires sophisticated technical equipment and high material costs, it is not productive enough unsafe.
Известен способ очистки графита, включающий спекание порошка графита с Na2CO3 при 900oC, промывку водой, затем 5% H2SO4 и последующую магнитодинамическую обработку при напряженности магнитного поля 60-11 кА/м и скорости перемешивания суспензии 2-8 м/с; после этого продукт промывают водой и сушат. В результате получают графит с зольностью до 1%. [SU, 1599303 A1, C 01 B 31/04, 15.10.90].A known method of purification of graphite, including sintering of graphite powder with Na 2 CO 3 at 900 o C, washing with water, then 5% H 2 SO 4 and subsequent magnetodynamic treatment at a magnetic field strength of 60-11 kA / m and a suspension mixing speed of 2-8 m / s; then the product is washed with water and dried. The result is graphite with an ash content of up to 1%. [SU, 1599303 A1, C 01 B 31/04, 10.15.90].
Недостатком способа является измельчение крупнокристаллического графита в процессе магнитодинамической обработки и высокое содержание золы в конечном продукте. The disadvantage of this method is the grinding of coarse graphite in the process of magnetodynamic processing and a high ash content in the final product.
Наиболее близким является способ очистки зольного графита, включающий его обработку водным раствором Na2CO3 при 900-950oC, последующее охлаждение спека, промывку его горячей водой, затем 5% раствором H2SO4, холодной водой и сушку очищенного графита. В результате получают графит со степенью очистки 99,2-99,6%. [SU, 168129, C 01 B 31/04, 18.11.65].The closest is a method of purification of ash graphite, including its treatment with an aqueous solution of Na 2 CO 3 at 900-950 o C, subsequent cooling of the cake, washing it with hot water, then 5% solution of H 2 SO 4 , cold water and drying the purified graphite. The result is graphite with a degree of purification of 99.2-99.6%. [SU, 168129, C 01 B 31/04, 11/18/65].
Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость способа, связанная с необходимостью проведения процесса при температуре 900oC и приводящая к большим материальным затратам, а также недостаточно высокая степень очистки высокозольного графита.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the method, associated with the need to conduct the process at a temperature of 900 o C and leading to high material costs, as well as insufficiently high degree of purification of high-ash graphite.
Технической задачей изобретения является снижение материальных затрат и повышение степени очистки высокозольного графита. An object of the invention is to reduce material costs and increase the degree of purification of high-ash graphite.
Поставленная задача решается тем, что в способе очистки природного графита, включающем спекание порошка графита с водным раствором щелочного агента, последующую промывку водой и разбавленной кислотой и сушку, промывку графита осуществляют противоточным пульсирующим потоком промывного раствора, подаваемого со скоростью 1,7-3,0 м/час, и частотой пульсации 25-35 импульсов в минуту при его удельном расходе 5 л/кг графита, в качестве щелочного агента используют 40-50% раствор щелочи, спекание ведут при 350oC; в качестве разбавленной кислоты используют 5,0-7,5% азотную кислоту и промывку графита после спекания осуществляют сначала разбавленной кислотой, а затем водой.The problem is solved in that in a method for purifying natural graphite, including sintering graphite powder with an aqueous solution of an alkaline agent, subsequent washing with water and dilute acid and drying, washing the graphite with a countercurrent pulsating flow of the washing solution supplied at a speed of 1.7-3.0 m / h, and a pulsation frequency of 25-35 pulses per minute with a specific flow rate of 5 l / kg of graphite, 40-50% alkali solution is used as an alkaline agent, sintering is carried out at 350 o C; 5.0-7.5% nitric acid is used as the diluted acid, and the graphite washing after sintering is carried out first with diluted acid and then with water.
По предлагаемому способу после спекания графита со щелочью промывку осуществляют противоточным пульсирующим потоком промывного раствора, подаваемого со скоростью 1,7-3,0 м/час, с частотой пульсации 25-35 импульсов в минуту при его удельном расходе 5 л/кг графита. Уменьшение скорости потока <1,7 м/час приводит к снижению производительности процесса и тем самым увеличению материальных затрат, увеличение скорости >3,0 м/час приводит к повышенному расходу промывного раствора и неблагоприятно влияет на степень очистки графита; уменьшение частоты пульсаций <25 импульсов в минуту снижает эффективность промывки, увеличивает зольность графита и расход промывного раствора; увеличение пульсаций >35 импульсов в минуту также нецелесообразно, так как приводит к измельчению графита в процессе промывки и ухудшению его качества. According to the proposed method, after sintering of graphite with alkali, the washing is carried out by a countercurrent pulsating flow of the washing solution supplied at a speed of 1.7-3.0 m / h, with a pulsation frequency of 25-35 pulses per minute at a specific flow rate of 5 l / kg of graphite. A decrease in the flow rate <1.7 m / h leads to a decrease in the productivity of the process and thereby an increase in material costs, an increase in speed> 3.0 m / h leads to an increased consumption of the washing solution and adversely affects the degree of purification of graphite; reducing the pulsation frequency <25 pulses per minute reduces the washing efficiency, increases the ash content of graphite and the flow rate of the washing solution; an increase in pulsations> 35 pulses per minute is also impractical, since it leads to grinding of graphite during washing and deterioration of its quality.
Наиболее оптимальным является расход промывного раствора 5 л на кг графита. Уменьшение указанных расходов <5 л/кг приводит к повышению остаточной зольности графита, а его увеличение >5 л/кг нецелесообразно, так как повышает материальные затраты. The most optimal flow rate of the washing solution is 5 l per kg of graphite. The decrease in these costs <5 l / kg leads to an increase in the residual ash content of graphite, and its increase> 5 l / kg is impractical, as it increases material costs.
Использование в качестве щелочного агента 40-50% раствора щелочи позволяет значительно уменьшить температуру спекания: с 950 до 350oC и тем самым значительно снизить энергоемкость процесса.The use of a 40-50% alkali solution as an alkaline agent can significantly reduce the sintering temperature: from 950 to 350 o C and thereby significantly reduce the energy consumption of the process.
Согласно изобретению, в процессе промывки используют 5,0-7,5% HNO3. Применение раствора азотной кислоты указанной концентрации способствует повышению эффективности промывки, ускоряет процесс растворения зольных продуктов спекания и позволяет снизить общий удельный расход промывного расхода разбавленной кислоты. Повышению эффективности промывки и снижение расходов промывных растворов способствует также изменение последовательности использования промывных растворов: сначала кислоты, а затем воды.According to the invention, 5.0-7.5% HNO 3 is used in the washing process. The use of a solution of nitric acid of the indicated concentration helps to increase the washing efficiency, accelerates the dissolution of ash products of sintering and allows to reduce the total specific flow rate of the washing flow rate of diluted acid. A change in the washing efficiency and lowering the cost of washing solutions is also facilitated by a change in the sequence of use of washing solutions: first, acid, and then water.
В предложенном способе операция промывки графита осуществляется в режиме противотока с пульсационным перемешиванием фаз, такой процесс промывки основан на законах диффузионного массобмена, практически не зависит от степени сгущения пробы и определяется эффективностью взаимодействия фаз: графитовой суспензии и промывного раствора в вертикальном потоке. Благоприятные условия для очистки графита создаются также благодаря наложению возвратно-поступательных колебательных движений вертикального потока промывного раствора, с частотой пульсаций 25-35 импульсов в минуту, создаваемых пульсатором: подачей сжатого воздуха порциями в определенном периодическом режиме. In the proposed method, the graphite washing operation is carried out in countercurrent mode with pulsating phase mixing, such a washing process is based on the laws of diffusive mass transfer, practically does not depend on the degree of condensation of the sample, and is determined by the efficiency of the phase interaction: graphite suspension and washing solution in a vertical stream. Favorable conditions for the purification of graphite are also created due to the imposition of reciprocating oscillatory movements of the vertical flow of the washing solution, with a pulsation frequency of 25-35 pulses per minute, created by the pulsator: supplying compressed air in portions in a certain periodic mode.
Пример 1. Example 1
1 кг природного графита марки ГТ-1 (ГОСТ 4596-75) с зольностью 7% смешивают с 0,48 кг (~296 мл) 50% раствора NaOH и спекают в печи при перемешивании в течение 3-х часов при 350oC. Далее полученный продукт выгружают в приемное устройство пульсационной колонны, расположенное в ее верхней части. Противотоком в колонну снизу подается 6,5% раствор HNO3 с температурой 80oC, с расходом 5 л на кг графита, со скоростью 2,6 м/час и частотой пульсаций вертикального потока промывного раствора 30 импульсов в минуту. Избыток щелочи и основная часть продуктов спекания зольных примесей растворяются в разбавленной кислоте, выносятся потоком в верхнюю часть колонны и в виде растворимых в кислоте соединений выводятся через сливное отверстие. Графит опускается постепенно вниз аппарата, где смешивается с вновь поступающими порциями промывного раствора кислоты и в виде графитовой суспензии в разбавленной HNO3 (массовое соотношение графит: раствор HNO3 = 1:3) выводится в нижнюю камеру пульсационной колонны и далее поступает в реактор с мешалкой для дальнейшей кислотной обработки.1 kg of natural graphite brand GT-1 (GOST 4596-75) with an ash content of 7% is mixed with 0.48 kg (~ 296 ml) of a 50% NaOH solution and sintered in an oven with stirring for 3 hours at 350 o C. Next, the resulting product is discharged into the receiving device of the pulsation column located in its upper part. A 6.5% HNO 3 solution with a temperature of 80 o C, with a flow rate of 5 l per kg of graphite, with a speed of 2.6 m / h and a pulsation frequency of the vertical flow of the wash solution of 30 pulses per minute is supplied counterflow to the bottom of the column. The excess alkali and the main part of the products of sintering of ash impurities are dissolved in dilute acid, carried out in a stream to the upper part of the column and in the form of acid-soluble compounds are discharged through a drain hole. Graphite descends gradually down the apparatus, where it is mixed with newly incoming portions of the acid wash solution and in the form of a graphite suspension in dilute HNO 3 (mass ratio of graphite: HNO 3 solution = 1: 3) is discharged into the lower chamber of the pulsation column and then enters the reactor with a stirrer for further acid treatment.
Суспензия графита перемешивается в течение 30 минут при 90oC для более глубокой очистки от примесей. Из реактора графитовая суспензия подается в пульсационную колонну на промывку горячей (90oC) водой, подаваемую со скоростью 2,0 м/час, частотой пульсаций 30 импульсов в минуту и расходом 5 л на кг графита. Затем графит выгружают из нижней камеры пульсационной колонны и подают на нутч-фильтр, отфильтровывают и сушат при 200oC.A suspension of graphite is mixed for 30 minutes at 90 o C for deeper purification from impurities. From the reactor, the graphite suspension is fed into a pulsation column for washing with hot (90 o C) water, supplied at a speed of 2.0 m / h, a pulsation frequency of 30 pulses per minute and a flow rate of 5 l per kg of graphite. Then graphite is discharged from the lower chamber of the pulsation column and fed to a suction filter, filtered and dried at 200 o C.
В результате получают графит с содержанием зольных примесей 0,48%. Для получения графита с зольностью <0,1% графит направляют на повторную очистку, и все операции осуществляют в той же последовательности при тех же параметрах за исключением того, что на 1 кг графита при спекании добавляют 0,32 кг 50% раствора NaOH, скорость промывного потока 2 м/час, число пульсаций 30. В результате получают графит с зольностью 0,07%. The result is graphite with an ash content of 0.48%. To obtain graphite with an ash content of <0.1%, graphite is sent for re-purification, and all operations are carried out in the same sequence with the same parameters, except that 0.32 kg of a 50% NaOH solution is added per 1 kg of graphite during sintering; wash flow 2 m / h, the number of
Результаты, полученные по предлагаемому способу, сведены в таблицу. The results obtained by the proposed method are summarized in table.
Во всех опытах удельный расход промывного раствора 5,0-7,5% HNO3 составлял: на промывку в колонне 5 л на кг графита в расчете на одну стадию очистки; промывного раствора H2O 5 л на кг графита в расчете на 1 стадию очистки.In all experiments, the specific consumption of the washing solution of 5.0-7.5% HNO 3 was: for washing in a column of 5 l per kg of graphite per one stage of purification; a washing solution of H 2 O 5 l per kg of graphite per 1 stage of purification.
*Для проведения спекания графита можно также использовать 40% раствор щелочи, но в этом случае массовое соотношение раствора к графиту следует пропорционально пересчитать. * A 40% alkali solution can also be used for sintering graphite, but in this case, the mass ratio of the solution to graphite should be recalculated proportionally.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно сократить материальные затраты за счет снижения энергоемкости процесса (спекание осуществляется при 350oC вместо 950oC, в процессе предусмотрена только одна операция фильтрации), интенсификации процесса промывки, снижения расхода промывных растворов и увеличения производительности процесса. Способ также позволяет достигнуть высокой степени очистки: однократное спекание исходного графита с зольностью 7% приводит к получению графита с зольностью <0,5%, а при увеличении расхода щелочи в 2 раза с зольностью до 0,1%. При двукратной обработке способ позволяет стабильно получать графит с зольностью <0,1%.Thus, the proposed method can significantly reduce material costs by reducing the energy intensity of the process (sintering is carried out at 350 o C instead of 950 o C, the process provides only one filtering operation), the intensification of the washing process, reducing the consumption of washing solutions and increasing the productivity of the process. The method also allows to achieve a high degree of purification: a single sintering of the initial graphite with an ash content of 7% leads to the production of graphite with an ash content of <0.5%, and with an increase in alkali consumption by 2 times with an ash content of up to 0.1%. When processing twice, the method allows to stably obtain graphite with an ash content of <0.1%.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98107393A RU2141449C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Method of purification of natural graphite |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98107393A RU2141449C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Method of purification of natural graphite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2141449C1 true RU2141449C1 (en) | 1999-11-20 |
Family
ID=20204960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98107393A RU2141449C1 (en) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | Method of purification of natural graphite |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2141449C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101475168B (en) * | 2009-01-19 | 2011-04-20 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | Method for washing active carbon |
CN102616773A (en) * | 2012-04-10 | 2012-08-01 | 中国地质大学(武汉) | Method for purifying medium-carbon flake graphite to obtain high-purity graphite |
RU2602124C1 (en) * | 2015-08-19 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for purifying ash graphite |
CN109502579A (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-22 | 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司 | The technique of natural graphite alkali acid system purification |
CN111040819A (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-21 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Ash removal method for solid carbonaceous material |
RU2740746C1 (en) * | 2020-02-05 | 2021-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of cleaning fly ash graphite (versions) |
CN114455579A (en) * | 2022-03-04 | 2022-05-10 | 杨德俊 | Method for purifying natural graphite |
US20220259047A1 (en) * | 2020-05-18 | 2022-08-18 | Ecograf Limited | Method of producing purified graphite |
-
1998
- 1998-04-15 RU RU98107393A patent/RU2141449C1/en active
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101475168B (en) * | 2009-01-19 | 2011-04-20 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | Method for washing active carbon |
CN102616773A (en) * | 2012-04-10 | 2012-08-01 | 中国地质大学(武汉) | Method for purifying medium-carbon flake graphite to obtain high-purity graphite |
RU2602124C1 (en) * | 2015-08-19 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for purifying ash graphite |
CN111040819A (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-21 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Ash removal method for solid carbonaceous material |
CN111040819B (en) * | 2018-10-12 | 2021-08-20 | 国家能源投资集团有限责任公司 | Ash removal method for solid carbonaceous material |
US12012334B2 (en) | 2018-10-12 | 2024-06-18 | National Institute Of Clean-And-Low-Carbon Energy | Method for removing ash from solid carbonaceous material |
CN109502579A (en) * | 2018-11-27 | 2019-03-22 | 苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司 | The technique of natural graphite alkali acid system purification |
RU2740746C1 (en) * | 2020-02-05 | 2021-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of cleaning fly ash graphite (versions) |
US20220259047A1 (en) * | 2020-05-18 | 2022-08-18 | Ecograf Limited | Method of producing purified graphite |
US11702342B2 (en) * | 2020-05-18 | 2023-07-18 | Ecograf Limited | Method of producing purified graphite |
CN114455579A (en) * | 2022-03-04 | 2022-05-10 | 杨德俊 | Method for purifying natural graphite |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103359736A (en) | Method for purifying and preparing silicon carbide powder from crystalline silicon cutting waste mortar | |
RU2141449C1 (en) | Method of purification of natural graphite | |
RU2602124C1 (en) | Method for purifying ash graphite | |
CN111732120A (en) | Environment-friendly efficient production method of high-purity silver nitrate | |
CN101704556B (en) | Method and system for continuous production of potassium manganate by low-grade pyrolusite | |
CN110015665A (en) | Efficient process for preparing white carbon black from oil shale waste residues | |
CN105110353B (en) | A kind of method for the byproduct water processing soda ash solution that is carbonized using SILICA FUME as raw material | |
CN100387524C (en) | Method of preparing rare earth fluoride from rare earth oxide | |
RU2562183C1 (en) | Method of producing of scandium concentrate from red slime | |
CN110451550A (en) | One-step method prepares the method and semi-hydrated gypsum of semi-hydrated gypsum co-production Aluminum Chloride Hexahydrate | |
CN216172212U (en) | High-purity glycocyamine production system | |
CN215161042U (en) | Production facility of high-purity graphite oxide or graphite oxide | |
RU2354611C1 (en) | Method of gallium oxide production | |
CN114804673A (en) | Comprehensive utilization method of red mud | |
CN110878023B (en) | Clean production method for preparing 2, 5-dichloronitrobenzene by continuous nitration | |
RU2755989C1 (en) | Method for ash graphite purification | |
CN108147437B (en) | Method for producing high-purity magnesium oxide by taking magnesium arsenate as raw material | |
RU2740746C1 (en) | Method of cleaning fly ash graphite (versions) | |
CN112010331A (en) | Industrial preparation method and preparation device of magnesium aluminate spinel powder | |
CN111017991A (en) | High-purity zirconium oxychloride extraction process | |
CN216512882U (en) | Equipment for efficiently preparing graphene oxide or graphite oxide on large scale | |
CN212356571U (en) | Device for manufacturing copper sulfate by using circuit board etching waste liquid | |
RU2777765C1 (en) | Method for purifying ash graphite | |
CN112591758B (en) | Method for efficiently recycling zirconium and silicon in zirconium slag | |
CN114380315B (en) | Purification method and production equipment of medicinal calcium carbonate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120511 |